1977年3月28日，1975年停运的善国塘南铁道七海线（七海-中塘）其中七海-惠安的路段进行地铁化改造，增加DC1500V的接触网，轨距缩窄为1067mm，并增设复线，改为3号线一期。拆除了原本位于地面上的惠安-中塘的铁轨（地铁3号线这段准备地下化），原站台位置预留作他用（后来被塘南高速铁路继承）。同日，原塘南铁道新长门支线（长门-新长门）也进行地铁化改造，改为3号线新长门支线。此时3号线的惠安站到1号线的中塘站，是需要走很长一段距离才能换乘。

1977年12月25日，3号线南延一站工程（惠安-中塘车站）开通，3号线和1号线正式可以站内换乘。

1978年12月24日，3号线二期工程（中塘车站-霞之关）开通，2号线一期（霞之关-流亭），4号线一期（流亭-南大田）开通。此时4号线暂时经由流亭站南侧渡线与3号线直通运营。

1979年11月11日，2号线南段工程（流亭-新界）开通，七海-南大田的运行系统变更为七海-新界和长门-南大田，2号线和4号线仍然与3号线直通运营。

1993年11月24日，3号线雾云线（霞之关-西湖）开通。

1994年11月15日，2号线虹夏线（飞山门-虹夏）开通。至此各线基本奠定其运营路线，不再有互相贯通的情况发生，3号线的运行系统改为七海-西湖。

2022年6月29日，3号线东延伸一站工程（西湖-玉泉）开通。

未来展望：新长门支线扩增8节编组，与主线直通运行。

1994年11月15日，3号线七海线和雾云线正式衔接运行后开通。

因为长门站以北六站（七海、五十岚、竹田、夏目、不破、小鸟游）、塘灵站以东四站（雾云路安桥路、中塘延空木、西湖、玉泉）在平峰时段的运量不足，而开通。最晚到23点。

高峰、中塘延空木客流众多时或跨年时开行。

农历新年限定区间车运营模式。

转运列车，正班车过后加开。

台风天高架段受影响时的运营模式。

中塘地铁EMU05系电车（营团05系电车）-1列4辆（新长门支线用）

中塘地铁EMU20系电车（东京地下铁10000系电车）-22列176辆

中塘地铁EMU27系电车（东京地下铁17000系电车）-16列128辆

中塘地铁EMU01系电车（营团5000系电车）-中塘地铁1号线支援车，EMU03到齐后归还

中塘地铁EMU03系电车（营团7000系电车）-32列256辆，已全数退役

中塘地铁EMU07系电车（营团07系电车）-6列48辆，全数车辆转让至中塘地铁1号线